KR102543990B1 - Method and apparatus for compensating scatter of X-ray image - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 X선 영상의 산란 보정 방법은, (a) 원본 X선 영상을 입력받는 단계; (b) 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상으로 초기화하는 단계; (c) 상기 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 단계; (d) 상기 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상 및 상기 산란 영상을 이용하여 갱신하는 단계; (e) 종료 조건을 만족하는지 판단하는 단계; (f) 상기 종료 조건을 만족하지 않으면, 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 상기 (c) 단계를 위한 프라이머리 영상으로 하여 상기 (c) 내지 (e) 단계를 반복하는 단계; 및 (g) 상기 종료 조건을 만족하면, 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 산란 보정된 영상으로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A scattering correction method for an X-ray image according to the present invention includes the steps of (a) receiving an original X-ray image; (b) initializing a primary image with the original X-ray image; (c) estimating a scattering image from the primary image; (d) updating the primary image using the original X-ray image and the scattering image; (e) determining whether an end condition is satisfied; (f) if the termination condition is not satisfied, repeating steps (c) to (e) using the primary image updated through step (d) as the primary image for step (c); and (g) outputting the primary image updated through step (d) as a scattering-corrected image if the termination condition is satisfied.
Description
본 발명은 X선 영상의 산란 보정 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산란선 제거 그리드를 사용하지 않고 원본 X선 영상으로부터 산란 보정된 영상을 획득할 수 있는 X선 영상의 산란 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a scattering correction method and apparatus for an X-ray image, and more particularly, to a scattering correction method for an X-ray image capable of obtaining a scattering-corrected image from an original X-ray image without using a scattering removal grid, and It's about the device.
X선 촬영 장치는 X선이 물체를 통과하는 동안 물체의 성질과 거리에 따라 감쇄하는 특성을 이용하여 영상을 얻는 장치로, 신체 내부 진단을 위한 의료분야에서는 물론 물체의 내부 결함 등을 검사하기 위한 비파괴 검사 분야 등에서 널리 활용되고 있다. X선 촬영 장치에서 최근에는 디지털 X선 디텍터를 이용하여 영상을 획득하는 디지털 방식이 기존의 필름 방식을 대체하고 있다.An X-ray imaging device is a device that obtains an image by using the property of an object and attenuation according to the distance while X-rays pass through an object. It is widely used in the field of non-destructive testing. Recently, in an X-ray imaging device, a digital method of acquiring an image using a digital X-ray detector has replaced the conventional film method.
한편, 방사선이 물체를 통과할 때 광전 효과, 콤프턴 산란 등의 현상이 일어난다. 이러한 현상에 의해 광자는 피사체에 입사한 방향 그대로 직진하거나(일차선, primary beam), 진행 방향이 바뀔 수 있다(산란선, scattered beam). 일차선과 산란선이 디텍터에서 검출되어 만들어지는 영상을 각각 프라이머리 영상, 산란 영상이라 한다. On the other hand, when radiation passes through an object, phenomena such as the photoelectric effect and Compton scattering occur. Due to this phenomenon, the photons may go straight in the direction in which they are incident on the subject (primary beam), or the traveling direction may be changed (scattered beam). Images created by detecting primary and scattered rays by the detector are called primary images and scattered images, respectively.
일차선은 영상 정보를 올바르게 표현하지만, 산란선의 경우 주된 산란 현상인 콤프턴 산란에 의해 산란각이 커질수록 에너지 손실이 커지므로 영상 정보가 검출 위치를 기준으로 퍼뜨려지게 된다. 디텍터에서는 일차선에 의한 프라이머리 영상과 산란선에 의한 산란 영상이 중첩된 영상이 획득된다. 산란 영상은 프라이머리 영상을 흐리게 하여 영상의 대조도(contrast)를 떨어뜨리므로, 결과적으로 영상의 화질을 저하시킨다.The primary line expresses the image information correctly, but in the case of the scattering line, the energy loss increases as the scattering angle increases due to Compton scattering, which is the main scattering phenomenon, so the image information is spread based on the detection position. In the detector, an image obtained by overlapping a primary image by a primary ray and a scattering image by a scattering ray is obtained. The scattering image blurs the primary image and lowers the contrast of the image, resulting in deterioration of image quality.
지금까지, 산란선을 제거하기 위하여 산란선 제거 그리드가 사용되어 왔다. 산란선 제거 그리드는 방사선 감쇄 계수가 높은 물질(흡수부)와 낮은 물질(투과부)을 번갈아 배치한 기구로, 촬영 구조에 따라 결정되는 일차선의 예상 진행 방향에 맞춰 투과부를 배열함으로써 일차선은 통과시키고 산란선을 차단한다. 산란선 제거 그리드의 일 예가 대한민국 등록특허 제10-1320891호에 개시되어 있다.Hitherto, a scattering removal grid has been used to remove scattering. The scattering ray removal grid is a device in which a material with a high radiation attenuation coefficient (absorption part) and a material with a low radiation attenuation (transmitting part) are alternately arranged. By arranging the transmission part according to the expected direction of movement of the first line determined by the imaging structure, the first line passes through. and block the scattering rays. An example of a scattering ray removal grid is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1320891.
산란선 제거 그리드를 통해 산란선 제거가 가능하지만, 흡수부가 산란선 뿐만 아니라 일차선까지 비선별적으로 제거하게 되므로, 이로 인한 신호대잡음비 손실을 보상하기 위해 X선의 조사량을 높여야 한다. 게다가, 촬영 구조에 따른 일차선의 진행 방향이 투과부와 정확하게 정렬되지 않으면 영상에 아티팩트가 발생하는 등 제대로 된 효과를 발휘하지 못할 수 있고, 따라서 정확한 정렬을 위해 촬영 작업의 편의성이 저하되는 등의 문제가 있다.Scattered rays can be removed through the scattering ray removal grid, but since the absorbing portion non-selectively removes not only the scattered rays but also the first-order rays, the amount of X-ray irradiation must be increased to compensate for the loss of signal-to-noise ratio. In addition, if the traveling direction of the first line according to the shooting structure is not accurately aligned with the transparent part, it may not be able to exert proper effects such as artifacts in the image, and thus the convenience of shooting work for accurate alignment is reduced. there is
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 산란선 제거 그리드를 사용하지 않고, X선 영상으로부터 영상 처리를 통해 효과적으로 산란 성분을 제거할 수 있는 X선 영상의 산란 보정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a scattering correction method and apparatus for an X-ray image capable of effectively removing scattering components from an X-ray image through image processing without using a scattering ray removal grid.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 X선 영상의 산란 보정 방법은, (a) 원본 X선 영상을 입력받는 단계; (b) 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상으로 초기화하는 단계; (c) 상기 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 단계; (d) 상기 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상 및 상기 산란 영상을 이용하여 갱신하는 단계; (e) 종료 조건을 만족하는지 판단하는 단계; (f) 상기 종료 조건을 만족하지 않으면, 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 상기 (c) 단계를 위한 프라이머리 영상으로 하여 상기 (c) 내지 (e) 단계를 반복하는 단계; 및 (g) 상기 종료 조건을 만족하면, 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 산란 보정된 영상으로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A scattering correction method for an X-ray image according to the present invention for solving the above technical problem includes: (a) receiving an original X-ray image; (b) initializing a primary image with the original X-ray image; (c) estimating a scattering image from the primary image; (d) updating the primary image using the original X-ray image and the scattering image; (e) determining whether an end condition is satisfied; (f) if the termination condition is not satisfied, repeating steps (c) to (e) using the primary image updated through step (d) as the primary image for step (c); and (g) outputting the primary image updated through step (d) as a scattering-corrected image if the termination condition is satisfied.
상기 (d) 단계는, 상기 프라이머리 영상을 기준으로, 상기 원본 X선 영상과, 상기 프라이머리 영상과 상기 산란 영상의 합영상 간의 차이 또는 비율에 따라 상기 프라이머리 영상을 갱신할 수 있다.In the step (d), the primary image may be updated according to a difference or ratio between the original X-ray image and the sum image of the primary image and the scattering image based on the primary image.
상기 (c) 단계는, 두께 별로 정의된 산란 커널을 이용하여 상기 산란 영상을 추정할 수 있다.In the step (c), the scattering image may be estimated using a scattering kernel defined for each thickness.
상기 (c) 단계는, 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 WET(water equivalent thickness) 맵을 생성하는 단계; 및 상기 WET 맵과 상기 산란 커널을 이용하여 상기 산란 영상을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The step (c) may include generating a water equivalent thickness (WET) map from the flat field image and the primary image; and estimating the scattering image using the WET map and the scattering kernel.
상기 WET 맵을 생성하는 단계는, 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역에 대응하는 픽셀의 값을 0으로 가지는 관심영역(Region of Interest) 마스크를 이용하여 상기 WET 맵으로 변환할 수 있다.In the generating of the WET map, a first WET map is generated from a flat field image and the primary image, and a value of a pixel corresponding to a direct irradiation region of the original X-ray image is set to 0. It can be converted into the WET map using a region of interest mask having .
상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역은, 픽셀값이 소정 임계값보다 큰 영역일 수 있다.The direct irradiation area of the original X-ray image may be an area in which a pixel value is greater than a predetermined threshold value.
상기 WET 맵을 생성하는 단계는, 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상에서 콜리메이터에 따른 시야(Field of View)에 해당할 확률 값을 픽셀의 값으로 가지는 시야 맵을 이용하여, 상기 WET 맵으로 변환할 수 있다.In the generating of the WET map, a first WET map is generated from a flat field image and the primary image, and the first WET map corresponds to a field of view according to a collimator in the original X-ray image. It can be converted into the WET map using a visual field map having a probability value as a pixel value.
상기 (e) 단계에서, 상기 종료 조건은 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상과 상기 (c) 단계에서의 프라이머리 영상 간의 차이 또는 비율에 따라 판단될 수 있다.In the step (e), the end condition may be determined according to a difference or ratio between the primary video updated in the step (d) and the primary video in the step (c).
상기 (e) 단계에서, 상기 종료 조건은 상기 (c) 내지 (e) 단계의 반복 횟수에 따라 판단될 수 있다.In the step (e), the end condition may be determined according to the number of repetitions of the steps (c) to (e).
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 X선 영상의 산란 보정 장치는, 원본 X선 영상을 입력받는 영상 입력부; 및 상기 원본 X선 영상에 대하여 산란 보정된 영상을 출력하는 영상 처리부를 포함하고, 상기 영상 처리부는, 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상으로 초기화하고, 상기 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 제1 과정, 상기 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상 및 상기 산란 영상을 이용하여 갱신하는 제2 과정, 및 종료 조건을 만족하는지 판단하는 제3 과정을 수행하고, 상기 종료 조건을 만족하지 않으면, 상기 제2 과정을 통해 갱신된 프라이머리 영상을 상기 제1 과정을 위한 프라이머리 영상으로 하여 상기 제1 내지 제3 과정을 반복 수행하고, 상기 종료 조건을 만족하면, 상기 제2 과정을 통해 갱신된 프라이머리 영상을 산란 보정된 영상으로서 출력하는 것을 특징으로 한다.An X-ray image scattering correction device according to the present invention for solving the above technical problem includes an image input unit for receiving an original X-ray image; and an image processing unit outputting a scattering-corrected image of the original X-ray image, wherein the image processing unit initializes a primary image with the original X-ray image and estimates a scattering image from the primary image.
상기 영상 처리부는 상기 제2 과정에서, 상기 프라이머리 영상을 기준으로, 상기 원본 X선 영상과, 상기 프라이머리 영상과 상기 산란 영상의 합영상 간의 차이 또는 비율에 따라 상기 프라이머리 영상을 갱신할 수 있다.The image processing unit may update the primary image according to a difference or ratio between the original X-ray image and the sum image of the primary image and the scattering image based on the primary image in the second process. there is.
상기 영상 처리부는 상기 제1 과정에서, 두께 별로 정의된 산란 커널을 이용하여 상기 산란 영상을 추정할 수 있다.In the first process, the image processor may estimate the scattering image using a scattering kernel defined for each thickness.
상기 영상 처리부는 상기 제1 과정에서, 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 WET(water equivalent thickness) 맵을 생성하고, 상기 WET 맵과 상기 산란 커널을 이용하여 상기 산란 영상을 추정할 수 있다.The image processing unit may generate a water equivalent thickness (WET) map from the flat field image and the primary image in the first process, and estimate the scattered image using the WET map and the scattering kernel.
상기 영상 처리부는 상기 제1 과정에서, 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역에 대응하는 픽셀의 값을 0으로 가지는 관심영역(Region of Interest) 마스크를 이용하여 상기 WET 맵으로 변환할 수 있다.The image processing unit generates a first WET map from the flat field image and the primary image in the first process, and converts the first WET map to a pixel value corresponding to a direct irradiation area of the original X-ray image. It can be converted to the WET map using a region of interest mask having 0.
상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역은, 픽셀값이 소정 임계값보다 큰 영역일 수 있다.The direct irradiation area of the original X-ray image may be an area in which a pixel value is greater than a predetermined threshold value.
상기 영상 처리부는 상기 제1 과정에서, 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상에서 콜리메이터에 따른 시야(Field of View)에 해당할 확률 값을 픽셀의 값으로 가지는 시야 맵을 이용하여, 상기 WET 맵으로 변환할 수 있다.The image processing unit generates a first WET map from the flat field image and the primary image in the first process, and converts the first WET map to a field of view according to a collimator in the original X-ray image. The WET map may be converted using a field of view map having a corresponding probability value as a pixel value.
상기 종료 조건은 상기 제2 과정을 통해 갱신된 프라이머리 영상과 상기 제1 과정에서의 프라이머리 영상 간의 차이 또는 비율에 따라 판단될 수 있다.The end condition may be determined according to a difference or ratio between the primary video updated through the second process and the primary video in the first process.
상기 종료 조건은 상기 제1 내지 제3 과정의 반복 횟수에 따라 판단될 수 있다.The termination condition may be determined according to the number of repetitions of the first to third processes.
본 발명에 의하면, 산란선 제거 그리드를 사용하지 않고, X선 영상으로부터 영상 처리를 통해 효과적으로 산란 성분을 제거할 수 있다.According to the present invention, it is possible to effectively remove scattering components from an X-ray image through image processing without using a scattering ray removal grid.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상의 산란 보정 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상의 산란 보정 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 WET 맵을 3차원으로 시각화한 표현의 일 예를 보여준다.
도 4는 플랫 필드 영상의 일 예를 보여준다.
도 5는 여러 두께 별로 정의되는 산란 커널들을 1차원적으로 표현한 그래프이다.
도 6은 주어진 X선 영상으로부터 산란 커널을 이용하여 추정된 산란 영상의 예를 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 얻어진 산란 보정된 영상의 예를 보여준다.
도 8은 관심영역 마스크의 예를 보여준다.
도 9는 시야 맵의 예를 보여준다.
도 10은 도 9의 일부를 확대한 것을 보여준다.
도 11은 관심영역 마스크와 시야 맵이 적용된 WET 맵의 예를 보여준다.1 is a block diagram of an X-ray image scatter correction device according to an embodiment of the present invention.
2 shows a flowchart of a method for correcting scattering of an X-ray image according to an embodiment of the present invention.
3 shows an example of a 3D visualization of a WET map.
4 shows an example of a flat field image.
5 is a one-dimensional graph of scattering kernels defined for various thicknesses.
6 shows an example of a scattering image estimated using a scattering kernel from a given X-ray image.
7 shows an example of a scattering corrected image obtained according to an embodiment of the present invention.
8 shows an example of a region-of-interest mask.
9 shows an example of a visual field map.
10 shows an enlarged portion of FIG. 9 .
11 shows an example of a WET map to which a region of interest mask and a field of view map are applied.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Substantially the same elements in the following description and accompanying drawings are indicated by the same reference numerals, respectively, and redundant description will be omitted. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상의 산란 보정 장치의 블록도를 나타낸다. 본 실시예에 따른 X선 영상의 산란 보정 장치는 영상 입력부(110), 영상 처리부(120), 및 데이터베이스(130)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram of an X-ray image scatter correction device according to an embodiment of the present invention. The X-ray image scatter correction device according to the present embodiment may include an
영상 입력부(110)는 산란 성분이 포함된 원본 X선 영상을 입력받는다. 영상 입력부(110)는 X선 촬영 장치의 디텍터로부터 원본 X선 영상을 입력받을 수 있다. X선 촬영 장치는, 흉부, 팔, 다리 등을 촬영하는 일반적인 X선 촬영 장치, 유방 촬영 기술인 맘모그래피(mammography)를 이용한 X선 촬영 장치, 단층 촬영법(tomography)을 이용한 X선 촬영 장치 등 다양한 형태일 수 있다. 실시예에 따라, 원본 X선 영상은 사전에 촬영되어 저장된 것으로, 영상 입력부(110)는 임의의 저장 매체로부터 혹은 네트워크를 통해 원본 X선 영상을 입력받을 수도 있다.The
영상 처리부(120)는 원본 X선 영상으로부터 영상 처리를 통해 산란 보정된 영상을 출력한다. 이를 위해 영상 처리부(120)는, 먼저 프라이머리 영상을 원본 X선 영상으로 초기화하고, 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 과정과 프라이머리 영상을 원본 X선 영상 및 산란 영상을 이용하여 갱신하는 과정을 반복(iteration) 수행함으로써, 최종적으로 갱신된 프라이머리 영상을 산란 보정된 영상으로서 출력한다. 영상 처리부(120)는 산란 보정된 영상을 디스플레이 장치(미도시)로 출력할 수 있다. 실시예에 따라, 영상 처리부(120)는 산란 보정된 영상을 임의의 저장 매체로 출력하거나, 네트워크를 통해 외부로 전송할 수도 있다.The
데이터베이스(130)에는, 플랫 필드(flat field) 영상과 산란 커널이 저장되어 있다. 플랫 필드 영상과 산란 커널은 영상 처리부(120)가 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 과정에 사용될 수 있다.In the database 130, a flat field image and a scattering kernel are stored. The flat field image and the scattering kernel may be used in a process in which the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상의 산란 보정 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 2를 함께 참조하여 도 1에 따른 X선 영상의 산란 보정 장치에 관해 보다 구체적으로 설명한다. 2 shows a flowchart of a method for correcting scattering of an X-ray image according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 together, the X-ray image scattering correction device according to FIG. 1 will be described in more detail.
210단계에서, 영상 입력부(110)는 원본 X선 영상을 입력받는다.In
220단계에서, 영상 처리부(120)는 먼저 프라이머리 영상을 원본 X선 영상으로 초기화한다. 앞서 설명한 바와 같이 영상 처리부(120)는 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 과정과 프라이머리 영상을 갱신하는 과정을 반복하는데, 처음에는 산란 영상을 추정하기 위한 프라이머리 영상을 가지고 있지 않으므로, 산란 영상 추정을 위해 원본 X선 영상으로 프라이머리 영상을 초기화한다.In
이하에서는, 원본 X선 영상을 , 초기화된 프라이머리 영상을 , n번째 갱신된(즉, n번 반복에 따른) 프라이머리 영상을 로 나타내기로 한다. 여기서, 는 영상에서의 좌표를 나타낸다.Below, the original X-ray image , the initialized primary image , the n-th updated (i.e., according to n repetitions) primary image to be represented by here, represents coordinates in the image.
프라이머리 영상을 초기화하는 것은 다음 수학식으로 나타낼 수 있다.Initializing the primary image can be expressed by the following equation.
하기의 230단계 및 240단계는 영상 처리부(120)가 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 과정에 해당한다.
230단계에서, 영상 처리부(120)는 플랫 필드 영상과 프라이머리 영상으로부터 WET(water equivalent thickness) 맵을 생성한다.In
WET(water equivalent thickness)란 피사체를 물기둥으로 치환했을 때의 두께로, WET 맵은 WET를 해당 영상의 각 픽셀마다 구한 맵이다. 도 3은 어떤 영상(좌측)에 대하여 WET 맵을 3차원으로 시각화한 표현(우측)의 일 예를 보여준다.WET (water equivalent thickness) is the thickness when a subject is replaced with a water column, and the WET map is a map obtained by WET for each pixel of the image. FIG. 3 shows an example of a 3D visualization representation (right) of a WET map for a certain image (left).
주어진 프라이머리 영상 에 대하여, WET 맵 은 Lambert-Beers law에 의해 다음 수학식을 이용해 근사적으로 구해질 수 있다.given primary video Regarding, the WET map can be approximated using the following equation by the Lambert-Beers law.
여기서, 는 플랫 필드 영상으로, 원본 X선 영상과 동일한 촬영 조건(예컨대 관전압)에서 피사체 없이 촬영된 영상이다. 도 4는 플랫 필드 영상의 일 예를 보여준다. 플랫 필드 영상은 다양한 촬영 조건에 미리 촬영되어 촬영 조건 별로 예컨대 룩업 테이블(look-up table, LUT) 형태로 데이터베이스(130)에 저장될 수 있다. 실시예에 따라서, 플랫 필드 영상은 촬영 조건과 디텍터의 민감도를 이용하여 계산된 것이 사용될 수도 있다. 는 물의 선형 감쇄 계수(linear attenuation coefficient)인데, 관전압에 따라 정해지는 값이 사용될 수도 있고, 일반적인 촬영의 경우 특정 값(예컨대 0.2)이 사용될 수도 있다.here, is a flat field image, and is an image captured without a subject under the same photographing conditions (eg, tube voltage) as the original X-ray image. 4 shows an example of a flat field image. Flat field images may be previously captured under various shooting conditions and stored in the database 130 in the form of, for example, a look-up table (LUT) for each shooting condition. Depending on the embodiment, a flat field image calculated using a photographing condition and a sensitivity of a detector may be used. is a linear attenuation coefficient of water, a value determined according to the tube voltage may be used, or a specific value (eg, 0.2) may be used in the case of general imaging.
다시 도 2를 참조하면, 240단계에서, 영상 처리부(120)는 프라이머리 영상으로부터 WET 맵과 산란 커널을 이용하여 산란 영상을 추정한다.Referring back to FIG. 2 , in
일반적으로, 프라이머리 영상 가 주어질 때 산란 영상 는 Scatter Kernel Superposition (SKS)을 통해 추정될 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.Generally, primary video A scattering image given can be estimated through Scatter Kernel Superposition (SKS). If this is expressed as a mathematical formula, it is as follows.
여기서, 적분 영역 D는 디텍터의 조사 영역(irradiated area)이다. 는 를 중심으로 입력된 펜슬 빔(pencil beam)의 임펄스 응답(또는, 이차원이므로 Point Spread Function(PSF)이라고도 함)으로서, 산란 커널(scatter kernel)로 칭해진다. 이처럼 산란 영상은 프라이머리 영상과 산란 커널의 컨벌루션(convolution) 연산으로 표현되며, 이를 Scatter Kernel Superposition (SKS)이라 한다. 디텍터에서 얻어지는 영상 는 다음 수학식과 같이 프라이머리 영상과 산란 영상의 단순 합으로 표현될 수 있다.Here, the integral area D is the irradiated area of the detector. Is As an impulse response (or, since it is two-dimensional, it is also referred to as a Point Spread Function (PSF)) of a pencil beam input centered on , it is called a scatter kernel. As such, the scattering image is expressed by a convolution operation between the primary image and the scattering kernel, and this is called Scatter Kernel Superposition (SKS). image obtained from the detector Can be expressed as a simple sum of the primary image and the scattering image as shown in the following equation.
따라서 산란 커널 가 주어지면, 수학식 3, 4를 이용하여 프라이머리 영상 와 산란 영상 가 구해질 수 있다.Hence the scattering kernel Given, the primary image using Equations 3 and 4 and the scattering image can be saved
일반적으로 산란 커널이 등방성(isotropic)의 성질을 만족하는 것으로 가정하면, 산란 커널은 방향 정보 없이 단순히 반경에 따른 강도인 SPR(scatter-primary ratio)로 나타낼 수 있다. 이때, 물체가 두꺼울수록 산란선이 많이 발생하므로, 어떤 두께에 대해 고정된 산란 커널을 사용하는 것보다는, 두께에 따라 산란 커널을 다르게 정의함으로써 실제와 더욱 유사한 결과를 얻을 수 있다. 도 5는 여러 두께 별로 정의되는 산란 커널들을 1차원적으로 표현한 그래프이다.In general, assuming that the scattering kernel satisfies an isotropic property, the scattering kernel can be simply expressed as a scatter-primary ratio (SPR), which is a intensity according to a radius, without direction information. At this time, the thicker the object, the more scattering lines are generated. Therefore, a more similar result to the actual one can be obtained by defining the scattering kernel differently according to the thickness rather than using a fixed scattering kernel for a certain thickness. 5 is a one-dimensional graph of scattering kernels defined for various thicknesses.
또한, 관전압이 높을수록 산란선이 많이 발생하므로, 산란 커널은 관전압에 따라서도 다르게 정의될 수 있다. 따라서, 데이터베이스(130)에는 관전압 별, 두께 별로 산란 커널이 룩업 테이블 형태로 저장될 수 있다.In addition, since more scattering lines are generated as the tube voltage increases, the scattering kernel may be differently defined according to the tube voltage. Accordingly, scattering kernels for each tube voltage and each thickness may be stored in the database 130 in the form of a lookup table.
예를 들면, 관전압은 1kVp 단위로 60kVp에서 150kVp까지 범위를 가질 수 있고, 두께는 2cm 단위로 1cm부터 35cm까지의 범위를 가질 수 있다. 1cm 미만의 두께에 대한 산란 커널은 영함수를 사용하여 해당 픽셀에 의한 산란이 없도록 할 수 있다. 데이터베이스(130)에 저장된 산란 커널은 다양한 방법을 통해 만들어질 수 있다. 예를 들면, 실제 물리적 실험 환경을 구현하여 실험을 통해 측정하거나, 가우시안 함수 등과 같은 수학적 함수로 가정하거나, 실험 환경을 가상으로 구현하여 EGSnrc, MCNP, GATE 등의 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 구할 수 있다. 이러한 방법들을 통해, 산란 커널은 등방성의 2차원 저주파 통과 필터로 근사될 수 있다.For example, the tube voltage may range from 60 kVp to 150 kVp in units of 1 kVp, and the thickness may range from 1 cm to 35 cm in units of 2 cm. A scattering kernel for a thickness of less than 1 cm may use a zero function to prevent scattering by a corresponding pixel. The scattering kernel stored in the database 130 may be created through various methods. For example, it can be measured through experiments by implementing an actual physical experimental environment, assumed as a mathematical function such as a Gaussian function, or obtained through Monte Carlo simulation such as EGSnrc, MCNP, and GATE by virtually implementing an experimental environment. Through these methods, the scattering kernel can be approximated as an isotropic two-dimensional low-pass filter.
230단계를 통해 WET 맵이 얻어졌으므로, 240단계에서는 WET 맵과 두께 별로 정의된 산란 커널을 이용하여 산란 영상을 추정할 수 있다. 산란 영상을 추정하기 위한 수학식은 다음과 같이 표현될 수 있다.Since the WET map is obtained through
여기서, 는 로부터 추정되는 산란 영상을 나타내며, 는 i번째 두께 구간에 대해 정의된 산란 커널을 나타낸다. 는 i번째 두께 구간에 해당하는 픽셀들만을 추출하는 마스크로서, 다음 수학식과 같이 표현될 수 있다.here, Is Represents a scattering image estimated from denotes the scattering kernel defined for the i-th thickness interval. Is a mask for extracting only pixels corresponding to the i-th thickness section, and may be expressed as in the following equation.
여기서, 는 에 대응하는 WET 맵을 나타내고, 은 i 번째 두께 구간을 나타낸다.here, Is Represents a WET map corresponding to represents the ith thickness section.
도 6은 주어진 X선 영상(좌측)으로부터 산란 커널을 이용하여 추정된 산란 영상(우측)의 예를 보여준다.6 shows an example of a scattering image (right) estimated using a scattering kernel from a given X-ray image (left).
250단계에서, 영상 처리부(120)는 프라이머리 영상을 원본 X선 영상 및 산란 영상을 이용하여 갱신한다. 이 과정은 프라이머리 영상을 산란선이 없는 진짜 프라이머리 영상에 가까워지도록 수정하기 위한 것으로, 프라이머리 영상을 원본 X선 영상으로 초기화(220단계)한 다음, 산란 영상 추정(230, 240단계)과 프라이머리 영상 갱신(250단계)의 반복(iteration)을 통해 원본 X선 영상 내의 산란이 보정된 프라이머리 영상이 얻어질 수 있다.In
앞서 설명한 바와 같이 영상은 프라이머리 영상과 산란 영상의 합영상으로 표현되므로, 원본 X선 영상과, 프라이머리 영상과 산란 영상의 합영상 간의 차이 또는 비율이 프라이머리 영상 갱신의 요소가 될 수 있다.As described above, since an image is expressed as a sum image of a primary image and a scattering image, a difference or ratio between an original X-ray image and a sum image of a primary image and a scattering image may be a factor in updating a primary image.
따라서, 이전 반복에서의(혹은 초기화된) 프라이머리 영상을 기준으로, 원본 X선 영상과, 프라이머리 영상과 산란 영상의 합영상 간의 차이에 따라 프라이머리 영상을 갱신할 수 있다. 수학식으로는 다음과 같이 표현될 수 있다.Accordingly, the primary image may be updated according to the difference between the original X-ray image and the sum image of the primary image and the scattering image based on the primary image in the previous iteration (or initialized). In mathematical terms, it can be expressed as:
여기서, 은 현재(n번째) 반복에서 갱신되는 프라이머리 영상을, 은 이전((n-1)번째) 반복에서 얻어진 프라이머리 영상을, 은 로부터 추정된 산란 영상을 나타낸다. 은 원본 X선 영상과 합영상 간 차이의 반영 정도를 결정하는(혹은 갱신 속도를 조절하는) 파라미터로, 반복 횟수와 무관한 특정 값(예컨대 0.1)이 될 수도 있고, 반복 횟수에 따라 변화되는(예컨대 점차 작아지는) 값이 될 수도 있다.here, is the primary image updated in the current (nth) iteration, is the primary image obtained in the previous ((n-1)th iteration), silver shows the scattering image estimated from is a parameter that determines the degree of reflection of the difference between the original X-ray image and the sum image (or adjusts the update rate), and may be a specific value (for example, 0.1) independent of the number of repetitions, or changes according to the number of repetitions ( For example, it may be a value that gradually decreases).
이전 반복에서의(혹은 초기화된) 프라이머리 영상을 기준으로, 원본 X선 영상과, 프라이머리 영상과 산란 영상의 합영상 간의 비율에 따라 프라이머리 영상을 갱신할 수도 있다. 수학식으로는 다음과 같이 표현될 수 있다.The primary image may be updated according to the ratio between the original X-ray image and the sum image of the primary image and the scattering image based on the primary image in the previous iteration (or initialized). In mathematical terms, it can be expressed as:
250단계를 통해 프라이머리 영상이 갱신되면, 260단계에서, 영상 처리부(120)는 종료 조건을 만족하는지, 즉 반복을 종료할 것인지 판단한다. 종료 조건이 만족되지 않으면, 영상 처리부(120)는 250단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 가지고 230단계 내지 260단계를 반복 수행한다. When the primary video is updated in
종료 조건은, 갱신된 프라이머리 영상과 이전 프라이머리 영상 간의 차이 또는 비율에 따라 판단될 수 있다. 원본 X선 영상과 합영상 간의 차이에 따라(수학식 7) 프라이머리 영상을 갱신하는 경우, 예컨대 갱신된 프라이머리 영상 와 이전 프라이머리 영상 의 차이가 소정 임계값 이하이면 종료 조건을 만족하는 것으로 볼 수 있다. 원본 X선 영상과 합영상 간의 비율(수학식 8)에 따라 프라이머리 영상을 갱신하는 경우, 예컨대 갱신된 프라이머리 영상 와 이전 프라이머리 영상 의 비율이 소정 임계값 이하이면 종료 조건을 만족하는 것으로 볼 수 있다. 실시예에 따라서는, 원본 X선 영상과 합영상 간의 차이 또는 비율과 무관하게, 종료 조건은 반복 횟수에 따라 판단될 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 10회 정도의 반복이면 이 유의미한 값으로 수렴함을 확인할 수 있었다. 따라서, 예컨대 230단계 내지 250단계의 10회 반복을 종료 조건으로 정할 수도 있다.The end condition may be determined according to a difference or ratio between the updated primary video and the previous primary video. When updating the primary image according to the difference between the original X-ray image and the sum image (Equation 7), for example, the updated primary image and previous primary video If the difference between is less than a predetermined threshold value, it can be regarded as satisfying the termination condition. When updating the primary image according to the ratio between the original X-ray image and the sum image (Equation 8), for example, the updated primary image and previous primary video If the ratio of is less than a predetermined threshold value, it can be regarded as satisfying the termination condition. Depending on embodiments, the end condition may be determined according to the number of iterations, regardless of the difference or ratio between the original X-ray image and the summed image. According to an embodiment of the present invention, if it is repeated about 10 times It was confirmed that convergence to this significant value. Therefore, for example, 10 repetitions of
260단계에서 종료 조건이 만족되면, 270단계에서 영상 처리부(120)는 250단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 산란 보정된 영상으로서 출력한다. 종료 조건이 만족되었을 때의 반복 횟수를 n 이라 하면, 다음 수학식과 같이 출력 영상 은 n 번째 갱신된 프라이머리 영상이 된다.If the end condition is satisfied in
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 얻어진 산란 보정된 영상의 예를 보여준다. 도 7을 참조하면, 산란 성분을 포함하는 원본 X선 영상(좌측)으로부터 산란 보정된 영상(우측)이 얻어짐을 확인할 수 있다.7 shows an example of a scattering corrected image obtained according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , it can be confirmed that a scattering-corrected image (right) is obtained from an original X-ray image (left) including scattering components.
한편, 상기 230단계에서 WET 맵이 잘못 계산되면 그 이후의 산란 영상 추정(240단계) 및 프라이머리 영상 갱신(250단계) 과정에서 오차가 발생할 수 있다. 특히 산란 성분이 과도하게 추정되는 경우 프라이머리 영상 갱신 과정에서 프라이머리 영상의 픽셀값들이 음수가 되어 반복을 거치더라도 프라이머리 영상의 개선이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이하에서는 WET 맵이 잘못 계산되는 것을 방지할 수 있도록 WET 맵에 추가적인 처리를 하는 변형된 실시예들이 제시된다.Meanwhile, if the WET map is incorrectly calculated in
편의상, 프라이머리 영상으로부터 상기 수학식 2를 통해 얻어지는 WET 맵을 다음 수학식과 같이 제1 WET 맵 로 칭하기로 한다.For convenience, the WET map obtained from the primary image through
원본 X선 영상에서 직접 조사(direct exposure) 영역은 X선이 피사체를 투과하지 않아 산란이 발생하지 않은 영역으로, 해당 부위의 픽셀들은 WET 맵의 값이 0이어야 한다. 그러나 노이즈 등 다양한 이유로 해당 영역에서의 WET 맵의 값이 0보다 클 수 있다. 그러면 해당 영역에 영함수가 아닌 산란 커널이 적용되는데, 이러한 직접 조사 영역은 일반적으로 픽셀값이 비교적 높은 편이어서 추정된 산란 성분의 양도 커지게 된다. 이를 해결하기 위해, 픽셀값이 소정 임계값보다 큰 부분을 직접 조사 영역으로 간주하여, 원본 X선 영상의 픽셀값과 임계값과의 비교에 따라 각 픽셀마다 0 또는 1의 값을 갖는 이른바 관심영역(Region of Interest) 마스크를 생성할 수 있다. 즉, 관심영역 마스크에서, 원본 X선 영상의 대응 픽셀값이 임계값보다 큰 픽셀은 0 값을 가지고, 원본 X선 영상의 대응 픽셀값이 임계값 이하인 픽셀은 1 값을 가질 수 있다. 임계값은 직접 조사 영역인지를 구별하는 기준이 되는 값으로, 디텍터의 민감도 등을 고려하여 경험적으로 선정될 수 있으며, 예컨대 12비트(즉, 0~4,095의 픽셀값을 가지는) 영상의 경우 2,000 내외로 선정될 수 있다. In the original X-ray image, the direct exposure area is an area where X-rays do not pass through the subject and scattering does not occur, and pixels in the corresponding area must have a value of 0 in the WET map. However, for various reasons such as noise, the value of the WET map in the corresponding region may be greater than 0. Then, a scattering kernel that is not a zero function is applied to the corresponding area. In general, the pixel value of such a directly irradiated area is relatively high, so the estimated scattering component becomes large. In order to solve this problem, a part with a pixel value greater than a predetermined threshold is regarded as a direct irradiation region, and each pixel has a value of 0 or 1 according to the comparison between the pixel value of the original X-ray image and the threshold, so-called region of interest. (Region of Interest) masks can be created. That is, in the ROI mask, a pixel having a corresponding pixel value greater than the threshold may have a value of 0, and a pixel having a corresponding pixel value of the original X-ray image equal to or less than the threshold may have a value of 1. The threshold value is a value that serves as a criterion for distinguishing whether it is a directly irradiated area, and can be selected empirically in consideration of the sensitivity of the detector. can be selected as
도 8은 관심영역 마스크의 예로서, 좌측은 주어진 영상을, 우측은 관심영역 마스크를 보여준다. 도 8을 참조하면, 주어진 영상에서 픽셀값이 임계값보다 큰 부분은 관심영역 마스크에서 0(검은색으로 표현됨)으로 설정되고, 주어진 영상에서 픽셀값이 임계값 이하인 부분은 관심영역 마스크에서 1(흰색으로 표현됨)로 설정된다. 8 is an example of a region-of-interest mask, the left side shows a given image, and the right side shows a region-of-interest mask. Referring to FIG. 8 , a portion of a given image having a pixel value greater than the threshold value is set to 0 (represented in black) in the ROI mask, and a portion of the given image having a pixel value less than the threshold value is set to 1 (represented in ROI mask). displayed in white).
이러한 관심영역 마스크를 라 하면, 다음 수학식에 따라 관심영역 마스크 를 이용하여 제1 WET 맵 을 제2 WET 맵 으로 변환할 수 있다.These region-of-interest masks , the region of interest mask according to the following equation The first WET map using The second WET map can be converted to
여기서, 연산 는 성분곱(elementwise multiplication)을 나타낸다.Here, operation represents elementwise multiplication.
따라서 제2 WET 맵 에서, 원본 X선 영상의 대응 픽셀값이 임계값보다 큰 픽셀(직접 조사 영역에 해당)은 그 값이 0으로 설정된다. 이렇게 구해진 제2 WET 맵 가 240단계에서 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는데 사용될 수 있다. 제2 WET 맵 는 직접 조사 영역에서 산란 커널이 영함수에 매핑되도록 할 수 있다.Therefore, the second WET map , pixels whose corresponding pixel values of the original X-ray image are greater than the threshold value (corresponding to the direct irradiation area) are set to 0. The second WET map obtained in this way In
또한, X선 촬영 시 콜리메이터를 사용하여 X선 조사 영역, 즉 시야(Field of View, FOV)를 제한하는 경우가 있다. 이 경우 콜리메이터의 바깥 영역(예컨대 도 8의 좌측 영상에서 오른쪽 위쪽 가장자리의 검은색 부분)은 WET 맵을 생성할 때 '두꺼운' 영역으로 계산된다. 이러한 잘못된 두께 계산으로 인해, 콜리메이터의 바깥 영역에서 산란 성분이 과도하게 추정되면 시야 내의 영상 품질에도 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 이를 해결하기 위해, 원본 X선 영상으로부터, 각 픽셀이 시야(FOV)에 해당할 확률 값을 갖는 이른바 시야(FOV) 맵을 생성할 수 있다. 시야 맵은 확률 값으로서 0 내지 1의 값을 가질 수 있다. In addition, there are cases in which an X-ray irradiation area, that is, a field of view (FOV) is limited by using a collimator during X-ray imaging. In this case, the outer region of the collimator (for example, the black portion of the upper right edge in the left image of FIG. 8) is calculated as a 'thick' region when generating the WET map. If the scattering component is excessively estimated in the outer region of the collimator due to such an erroneous thickness calculation, image quality within the field of view may be adversely affected. To solve this problem, a so-called field of view (FOV) map having a probability value corresponding to each pixel corresponding to the field of view (FOV) may be generated from the original X-ray image. The field of view map may have a value of 0 to 1 as a probability value.
도 9는 시야 맵의 예로서, 좌측은 주어진 영상을, 우측은 시야 맵을 보여준다. 도 10은 도 9의 일부(빨간 네모)를 확대한 것이다. 도 9 및 10을 참조하면, 시야 맵에서 시야에 해당할 확률이 높은 부분은 1 또는 1에 가까운 값을, 시야에 해당할 확률이 낮은 부분은 0 또는0에 가까운 값을 가진다. 도 10에 도시된 바와 같이, 시야 맵은 0에서 1 사이의 확률 값을 가진다. 9 is an example of a field of view map, the left side shows a given image, and the right side shows a field of view map. FIG. 10 is an enlarged view of a part (red square) of FIG. 9 . Referring to FIGS. 9 and 10 , a portion having a high probability of corresponding to the visual field in the field of view map has a value of 1 or close to 1, and a portion of the field of view having a low probability of corresponding to the field of view has a value of 0 or close to 0. As shown in FIG. 10 , the field of view map has a probability value between 0 and 1.
시야 맵을 생성하는 방법의 일 예로, 시야가 정의된 피사체 영상들을 머신러닝(혹은 딥러닝) 기법으로 학습하여 학습모델을 만들어 놓고, 주어진 영상을 학습모델에 적용하여 시야 맵을 도출할 수 있다. 시야 맵을 생성하는 방법의 다른 예로, 주어진 영상에서 픽셀값이 매우 낮은 영역(예컨대 12비트 영상의 경우 픽셀값이 25보다 작은 영역)은 0 값을 가지고 나머지 영역은 1 값을 가지는 마스크 형태로 생성할 수도 있다.As an example of a method of generating a field of view map, a field of view map may be derived by creating a learning model by learning subject images having a defined field of view using a machine learning (or deep learning) technique, and applying the given image to the learning model. As another example of a method of generating a field of view map, in a given image, an area with a very low pixel value (e.g., an area with a pixel value less than 25 in the case of a 12-bit image) is generated in the form of a mask with a value of 0 and the rest of the area with a value of 1. You may.
이러한 시야 맵을 라 하면, 다음 수학식에 따라 제2 WET 맵 을 WET 맵 로 변환할 수 있다.these visual maps , the second WET map according to the following equation the WET map can be converted to
이렇게 구해진 WET 맵 가 240단계에서 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는데 사용될 수 있다. 이러한 WET 맵 는 직접 조사 영역 및 콜리메이터 바깥 영역에서 산란 커널이 영함수에 매핑되도록 할 수 있다.The WET map obtained in this way In
도 11은 관심영역 마스크와 시야 맵이 적용된 WET 맵의 예를 보여준다. 도 11을 참조하면, 주어진 영상(좌측)에서 관심영역이 아닌 부분(직접 조사 영역)과 콜리메이터 바깥 영역에 대응하는 WET 맵(우측)의 영역은 그 값이 0으로 검게 나타나 있음을 확인할 수 있다.11 shows an example of a WET map to which a region of interest mask and a field of view map are applied. Referring to FIG. 11 , it can be seen that the region of the WET map (right) corresponding to the non-region of interest (direct irradiation region) and the region outside the collimator in a given image (left) has a value of 0 and is displayed in black.
도 11은 관심영역 마스크와 시야 맵이 모두 적용된 WET 맵을 보여주고 있으나, 실시예에 따라, 관심영역 마스크만 적용된 WET 맵을 사용할 수도 있고, 시야 맵만 적용된 WET 맵을 사용할 수도 있다.11 shows a WET map to which both the ROI mask and the field of view map are applied, but the WET map to which only the ROI mask is applied or the WET map to which only the field of view map is applied may be used according to embodiments.
본 발명의 실시예들에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다. Devices according to embodiments of the present invention include a processor, a memory for storing and executing program data, a permanent storage unit such as a disk drive, a communication port for communicating with an external device, a touch panel, a key, and a button. It may include user interface devices such as the like. Methods implemented as software modules or algorithms may be stored on a computer-readable recording medium as computer-readable codes or program instructions executable on the processor. Here, the computer-readable recording medium includes magnetic storage media (e.g., read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), floppy disk, hard disk, etc.) and optical reading media (e.g., CD-ROM) ), and DVD (Digital Versatile Disc). A computer-readable recording medium may be distributed among computer systems connected through a network, and computer-readable codes may be stored and executed in a distributed manner. The medium may be readable by a computer, stored in a memory, and executed by a processor.
본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 집적 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 실시예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.Embodiments of the invention may be presented as functional block structures and various processing steps. These functional blocks may be implemented with any number of hardware or/and software components that perform specific functions. For example, an embodiment may include an integrated circuit configuration, such as memory, processing, logic, look-up tables, etc., capable of executing various functions by means of the control of one or more microprocessors or other control devices. can employ them. Similar to components of the present invention that may be implemented as software programming or software elements, embodiments may include various algorithms implemented as data structures, processes, routines, or combinations of other programming constructs, such as C, C++ , Java (Java), can be implemented in a programming or scripting language such as assembler (assembler). Functional aspects may be implemented in an algorithm running on one or more processors. In addition, the embodiment may employ conventional techniques for electronic environment setting, signal processing, and/or data processing. Terms such as “mechanism”, “element”, “means” and “composition” may be used broadly and are not limited to mechanical and physical components. The term may include a meaning of a series of software routines in association with a processor or the like.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.Specific executions described in the embodiments are examples, and do not limit the scope of the embodiments in any way. For brevity of the specification, description of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection of lines or connecting members between the components shown in the drawings are examples of functional connections and / or physical or circuit connections, which can be replaced in actual devices or additional various functional connections, physical connection, or circuit connections. In addition, if there is no specific reference such as “essential” or “important”, it may not be a component necessarily required for the application of the present invention.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at with respect to its preferred embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope will be construed as being included in the present invention.
Claims (18)
(b) 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상으로 초기화하는 단계;
(c) 상기 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 단계;
(d) 상기 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상 및 상기 산란 영상을 이용하여 갱신하는 단계;
(e) 종료 조건을 만족하는지 판단하는 단계;
(f) 상기 종료 조건을 만족하지 않으면, 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 상기 (c) 단계를 위한 프라이머리 영상으로 하여 상기 (c) 내지 (e) 단계를 반복하는 단계; 및
(g) 상기 종료 조건을 만족하면, 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상을 산란 보정된 영상으로서 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 (c) 단계는,
플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 WET(water equivalent thickness) 맵을 생성하는 단계; 및
상기 WET 맵과 산란 커널을 이용하여 상기 산란 영상을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.(a) receiving an original X-ray image;
(b) initializing a primary image with the original X-ray image;
(c) estimating a scattering image from the primary image;
(d) updating the primary image using the original X-ray image and the scattering image;
(e) determining whether an end condition is satisfied;
(f) if the termination condition is not satisfied, repeating steps (c) to (e) using the primary image updated through step (d) as the primary image for step (c); and
(g) outputting the primary image updated through step (d) as a scattering-corrected image when the termination condition is satisfied;
In step (c),
generating a water equivalent thickness (WET) map from a flat field image and the primary image; and
and estimating the scattering image using the WET map and the scattering kernel.
상기 (d) 단계는,
상기 프라이머리 영상을 기준으로, 상기 원본 X선 영상과, 상기 프라이머리 영상과 상기 산란 영상의 합영상 간의 차이 또는 비율에 따라 상기 프라이머리 영상을 갱신하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.According to claim 1,
In step (d),
Scattering correction method for an X-ray image, characterized in that, based on the primary image, the primary image is updated according to a difference or ratio between the original X-ray image and the sum image of the primary image and the scattering image. .
상기 산란 커널은 두께 별로 정의된 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.According to claim 1,
The scattering correction method of an X-ray image, characterized in that the scattering kernel is defined for each thickness.
상기 WET 맵을 생성하는 단계는,
상기 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역에 대응하는 픽셀의 값을 0으로 가지는 관심영역(Region of Interest) 마스크를 이용하여 상기 WET 맵으로 변환하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.According to claim 1,
The step of generating the WET map,
A first WET map is generated from the flat field image and the primary image, and a region of interest having a pixel value of 0 in the first WET map, corresponding to a directly irradiated region of the original X-ray image. ) Scattering correction method of an X-ray image, characterized in that for converting to the WET map using a mask.
상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역은, 픽셀값이 소정 임계값보다 큰 영역인 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.According to claim 5,
The scattering correction method of the X-ray image, characterized in that the directly irradiated area of the original X-ray image is an area in which a pixel value is greater than a predetermined threshold value.
상기 WET 맵을 생성하는 단계는,
상기 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상에서 콜리메이터에 따른 시야(Field of View)에 해당할 확률 값을 픽셀의 값으로 가지는 시야 맵을 이용하여, 상기 WET 맵으로 변환하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.According to claim 1,
The step of generating the WET map,
A first WET map is generated from the flat field image and the primary image, and a probability value corresponding to the field of view according to the collimator in the first WET map is a pixel value in the original X-ray image. A scattering correction method for an X-ray image, characterized in that for converting the field of view map into the WET map.
상기 (e) 단계에서, 상기 종료 조건은 상기 (d) 단계를 통해 갱신된 프라이머리 영상과 상기 (c) 단계에서의 프라이머리 영상 간의 차이 또는 비율에 따라 판단되는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.According to claim 1,
In the step (e), the end condition is determined according to a difference or ratio between the primary image updated through the step (d) and the primary image in the step (c). Scatter correction method.
상기 (e) 단계에서, 상기 종료 조건은 상기 (c) 내지 (e) 단계의 반복 횟수에 따라 판단되는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 방법.According to claim 1,
In the step (e), the end condition is determined according to the number of repetitions of the steps (c) to (e).
상기 원본 X선 영상에 대하여 산란 보정된 영상을 출력하는 영상 처리부를 포함하고,
상기 영상 처리부는, 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상으로 초기화하고, 상기 프라이머리 영상으로부터 산란 영상을 추정하는 제1 과정, 상기 프라이머리 영상을 상기 원본 X선 영상 및 상기 산란 영상을 이용하여 갱신하는 제2 과정, 및 종료 조건을 만족하는지 판단하는 제3 과정을 수행하고, 상기 종료 조건을 만족하지 않으면, 상기 제2 과정을 통해 갱신된 프라이머리 영상을 상기 제1 과정을 위한 프라이머리 영상으로 하여 상기 제1 내지 제3 과정을 반복 수행하고, 상기 종료 조건을 만족하면, 상기 제2 과정을 통해 갱신된 프라이머리 영상을 산란 보정된 영상으로서 출력하며,
상기 영상 처리부는, 상기 제1 과정에서, 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 WET(water equivalent thickness) 맵을 생성하고, 상기 WET 맵과 산란 커널을 이용하여 상기 산란 영상을 추정하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.an image input unit that receives an original X-ray image; and
An image processing unit outputting a scattering-corrected image for the original X-ray image;
The image processor performs a first process of initializing a primary image with the original X-ray image and estimating a scattering image from the primary image, and updating the primary image using the original X-ray image and the scattering image. and a third process of determining whether an end condition is satisfied, and if the end condition is not satisfied, the primary video updated through the second process is used as the primary video for the first process. The first to third processes are repeatedly performed, and if the end condition is satisfied, the primary image updated through the second process is output as a scattering-corrected image;
The image processing unit generates a water equivalent thickness (WET) map from the flat field image and the primary image in the first process, and estimates the scattering image using the WET map and the scattering kernel. Scatter correction device for X-ray images.
상기 영상 처리부는 상기 제2 과정에서,
상기 프라이머리 영상을 기준으로, 상기 원본 X선 영상과, 상기 프라이머리 영상과 상기 산란 영상의 합영상 간의 차이 또는 비율에 따라 상기 프라이머리 영상을 갱신하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.According to claim 10,
The image processing unit in the second process,
Based on the primary image, the primary image is updated according to a difference or ratio between the original X-ray image and the sum image of the primary image and the scattering image. .
상기 산란 커널은 두께 별로 정의된 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.According to claim 10,
The scattering correction device for an X-ray image, characterized in that the scattering kernel is defined for each thickness.
상기 영상 처리부는 상기 제1 과정에서,
상기 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역에 대응하는 픽셀의 값을 0으로 가지는 관심영역(Region of Interest) 마스크를 이용하여 상기 WET 맵으로 변환하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.According to claim 10,
The image processing unit in the first process,
A first WET map is generated from the flat field image and the primary image, and a region of interest having a pixel value of 0 in the first WET map, corresponding to a directly irradiated region of the original X-ray image. ) X-ray image scattering correction device, characterized in that for converting to the WET map using a mask.
상기 원본 X선 영상의 직접 조사 영역은, 픽셀값이 소정 임계값보다 큰 영역인 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.According to claim 14,
The scattering correction device for an X-ray image, characterized in that the directly irradiated area of the original X-ray image is an area in which a pixel value is greater than a predetermined threshold value.
상기 영상 처리부는 상기 제1 과정에서,
상기 플랫 필드 영상과 상기 프라이머리 영상으로부터 제1 WET 맵을 생성하고, 상기 제1 WET 맵을, 상기 원본 X선 영상에서 콜리메이터에 따른 시야(Field of View)에 해당할 확률 값을 픽셀의 값으로 가지는 시야 맵을 이용하여, 상기 WET 맵으로 변환하는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.According to claim 10,
The image processing unit in the first process,
A first WET map is generated from the flat field image and the primary image, and a probability value corresponding to the field of view according to the collimator in the first WET map is a pixel value in the original X-ray image. The X-ray image scattering correction device, characterized in that for converting the field of view map into the WET map.
상기 종료 조건은 상기 제2 과정을 통해 갱신된 프라이머리 영상과 상기 제1 과정에서의 프라이머리 영상 간의 차이 또는 비율에 따라 판단되는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.According to claim 10,
The end condition is determined according to a difference or ratio between the primary image updated through the second process and the primary image in the first process.
상기 종료 조건은 상기 제1 내지 제3 과정의 반복 횟수에 따라 판단되는 것을 특징으로 하는 X선 영상의 산란 보정 장치.
According to claim 10,
The X-ray image scattering correction device, characterized in that the end condition is determined according to the number of repetitions of the first to third processes.
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